盆形钣金冲压件转为机械加工工艺方法

1 ．零件结构

        如 图 1所 示 为某 新 产 品 中的 一 个部 件 ，其 中一个零件 挡油板 为钣 金 冲压 件 (见图2) ，从 图 样结构 和材料分析 ，挡油板 是用 3． 5mm厚的 l 0号 钢板 ，经落 料 、多次拉 伸成形 ，再 经车 削加 工完 成 。初 步的工艺 流程为 ：下料 一落料 一拉 伸一热 处理一校形 一车 削加 工。从工艺流程 可知 ，需 要  3套模具 和 l套车 夹具 ，落料 可用 车削加 工完成 ，不需 专用 工装。前期模具 、夹具投入费用大 ，并 且模具 、夹具需要 一定的生 产周期 ，不能满足产 品的按时 交付 ，影响到 产品的研 发 ，为此进 行工 艺攻关 ，用机械 加工方法 在最短 的时间内完成此件 的加工。

2．图样分析

        (I)零件结构分析 ：零件结 构 为 盆 形 钣 金 冲 压 件 ，壁 厚 为 3．5 m m ， 盆 形 边 缘 外 径 为 ≯ ( 492． 5±0． 31 5)1 T I m，深 度为 1 22． 1 mm，有5个相 切圆弧 。若转 为机械 加工件 ，则机械 强度比钣 金冲压 件低 ，但从 图1、图2分析可 知 ， 挡 油 板 在 径 向 由 外 圆  ~ b 469‰， m1 T I 定位 及密 封 ，轴 向 由 边 缘 端 面 定 位 ，内孔 (155±0． 03l 5)mm装油封 密封 ，机 器 在 工作时 ，档油板防止 旋转件 飞 溅 的润滑油 飞溅到机 外 ，只起 挡 油 作用 ，不受 机械 力作用 ，因此 机械加 工件 的机械强 度能 满足 要求 。钣金冲压 件转变 为机械加 工 件 ，由于壁薄 ，在机械 加工过程 中易变形 ，为此 给加 工增 加 了难度 ，任机械加 工过程 中要重点考虑工件的变形和装夹。

        (2)技 术 要 求分 析 ：外径 (492． 5±0． 3l5)I T I m、外 径 469 m I T I、 内 孔 (15 5±0． 031 5)mm及小端 面需 切 削 加 工 ，外径~ b469 mm为I T1 0级 ，内孔 (1 55±0． 03l 5)mm为I T8级 ， 表 面 粗 糙 度 值 最 高 为 R =1． 6 m。外径 469．mm的作 用 是 径 向 定 位 和 密 封 ， 内 孔 ( 1 5 5+0 ． 0 315)mm装油封起密封作用 ，边缘端面 作轴 向定位 ，其余 面 为 非加 工 面 ，尺 寸 要 求 为GB／ T l804的粗糙C级 ，只要保证 型面 不 与其他旋 转件相碰 即可。因此要重点控制外径 469 mm和内孔 (1 55±0． 031 5)mm的变形量

3．选择坯料

        挡油 板转变 为机械加工 件 ，从 结 构 看 ，最 好 选 用 铸 件 ，不但 可节约原料 ，还可减 少加工 费 用 。若 选铸钢件 ，铸造时需 投入 模 具 ， 并且 铸 钢 件 的 铸 造 缺 陷 多 ，当加工为 壁厚3． 5m1 1 " 1 时 ，易产 生 渗 漏 。若 选 铸 铁 件 ，铸 造时 需 投 入 模具 ，当 加 工 为 壁 厚3． 5mm时 ，由于 外径大 ，易产生断裂和 渗漏 。挡 油板外 形尺寸为 ( 492． 5±0． 315)mm、总 高度为 1 30． 6mm，无型材坯料可 供加 工 。为此只有选 用锻件 ，选 胎模锻造 比较好 ，胎 模锻造适 用于小批量生 产 ，并且 从挡油板 的结 构 看 可 节 约 原 材 料 和减 少加 工 费 用 。

        确定材料 ：选择 材料首先 要满足设 计文件的 要求 ，再考虑工艺性和 经济性 。设计要求10号碳素结构钢 ，但 l 0号钢在切 削加工时易产生 粘 刀，并且 l 0号钢 的刚 性差 ，若用机械加 工方法加工挡油板易产生装夹变形 ，增加了加工难度 。为此与锻造 厂家沟通，有35号碳素结构钢 可供锻造，并且锻造性也好 ，由于是小批量生产 ，1 0号钢 与35号钢 的坯料 价格相差不大。35号钢的机械性 能比l0号钢好 ，且较 易切 削 ，能满足使用要 求 ，为此确 定选用35号碳素结构钢锻件，技术要求按 Q J500A一1 998碳 素钢 、合金结构钢锻件技术条件 。锻件毛坯 如图3所
示 ，拔模斜度为3。 ～5。。

4． 确定工艺流程

        先对图样进 行分析 ，挡 油板 由钣 金 冲 压 件 转 变 为 机 械 加 工 件 ， 结 构 为 盆 形 ， 外 径 为 469‰mm、内部深度 1 22． 1 mm、壁厚为3． 5mm，在装夹时 易产生 弹性 变形及 塑性 变形 ；加 工壁厚 3． 5r am时 ，受切削 力的作用易产 生弹 性变形 ，为此要增加 工件的 刚性 ；挡油板 的坯料是锻 件 ，加 工为壁厚3． 5mm的盆形结 构件 ，切 削量大 ，加工后 由于内应 力的重新分布 ，易产生 由内应力引起 的变形 ，为此 在加工过程 中 ，要及 时 消 除内应 力 。 从设计要求看 ，要重点控 制外径 469 mm 币 口内于L ≯ (155±0． 031 5)mm处 的 变形量 。为了控制变形量 ，要重点控制两 个环 节 ：一是装 夹变形 ，二是加 工后 由内应 力引起的变形 。工艺流程 的安排及加工方法 的确定要结 合本企业和协作厂家的 实际加工 力 ，在保证零件质量 及安全生 产的情况下 ，提高经济性 ，确定工艺流程 。



         按 以上分析 ，确定 工艺流 程为 ：锻造 一正 火一车加 工一正火 一 车加工一低温退火一车加工。

         (1)锻造及锻件的正火由协 作厂家负责完 成 ，但需 方对锻件图会签 ，锻件 进厂按锻 件图检验 ，并检查正火处理记录 。

         ( 2)车加 工。图4所示 为粗车工序图，结构简单 ，加工精度为GB／ T 1804的中等m级 及以下精度，坯料质量为138kg，坯料结构如图3所示 。加 工机 床首选普通立式 车床C5ll 2，也可选普通卧式车床C630， 由于坯料为锻 件 ，坯料外径 为508mm，为了夹紧可靠 ，选用四爪单动卡盘装夹 。具体车加 工步骤 为 ：①用四爪单 动 卡盘 装夹 ，以端面 l为 基 准 ，夹 外 圆~496mm ( 坯料外径~508mm)，夹紧的同时用划针校准 坯 料的 内孔 。车 端面 2、外圆~496mm长约 35mm、 内孔150mm及内 形尺寸 。②用四爪单动卡盘装夹 ，以端面2为基准 ，夹 紧外径~496mm，夹 紧的 同时用百分表 校准 内TU／ '150mm，跳动量不大干0． 2mm。车端面 l 、外斜面。

         (3)正火 。通过第一 次正火 ，可消除热加工(锻造 )中形 成的过 热组织 ；第二次正火使 晶 粒细化 ，匀化了组织 ，提高综合力学性 能 ，并消除 内应 力 。具体参数 ：加热至 8 40～860℃，保温9 0～95mi n，空冷。

        (4)车 加 工 。 图5所示为车内外形面工序 。 内外形面由5个圆弧面相切而成 ，普通卧式车床难以完成 ，并且加工效率极低 ，为此选用数控车床 。根 据 企 业 的 实 际情 况 ，选用卧式或立式数控车床 ，首选卧式数控车床 ，加工排屑好些 ，本工序的加工精 度为GB／ T 1 804的中等m级 ，一 般精 度级 的数控 车床就可满 足要求 ，如选Vt ur n· 36数控车床 。工件已粗加工 ，为了提高 装 夹 速 度 ，选用三爪自定心卡盘装 夹 。①装夹 外 圆q ~ 494mm(车前 尺寸~496mm) ，但外 圆~494mm的 左端 面 距端 面 1的 最小距 离 为 105． 5mm (1 36mm一 30mm)并且 夹 紧部 位的 壁 厚 为 1 8mm， 由图4计 算 而 得 ，为此用加长 软三爪 自定心卡 盘夹 紧 ，轴 向以端 面 1定位 。车端 面


         2、内孔 (1 52±0.2)mm及内形尺寸 。②用三爪自定心卡盘装夹 ，轴 向以端 面2定位 ，反夹内孔462． 88mm。车端面 l 及外形尺 寸。

        (5)低温 退 火 。 为 了消 除切 削加工后 的内应 力 ，稳定精 车 后 的尺寸 ，安 排低温退 火 ，具体参数 ：加热至58 0～600℃ ，保温70mi n，随炉缓冷到250℃以下出炉空冷。

       ( 6)车加 工 。图6所示 为精车 工 序 ，加 工 面 为 端 面 和 内 外圆，最高精度为I T8级 、表面粗糙 度1 直Ra =1 ． 6“m，普通车／ ~CW6 1 6E 可达 到要求 。此工序选 用普通车床加 工 ，其原 因一是夹 紧处 只有3mm， 易变 形 ，要 用 宽 软 爪 夹 紧 ，粗车后需 松开三爪 ，再轻夹工件 ，并 用顶 盘顶 紧工 件 ，普通 车床 装夹方便 ；二是加 工 内容 为 内外 圆和端面 ，无 圆弧 面 。加 工 步 骤为 ：①用三爪 自定心卡盘 装夹 ，轴 向以端 面2定位 ，宽软爪反 夹 内孔。车 ( 1 55±0． 031 5)mm 孔 口 端 面 (表 面 粗 糙 度 值 R行12巧厚m）、外圆61mm至要求，粗、精车内孔（1 5 5 ±0 · 031 5）mm。0用一爪自定心卡盘装夹，轴向以端面2定位，宽软爪反夹内孔，夹持住即可，用车床尾座顶针顶顶盘，从而轴向顶紧工件，再反夹紧内孔。粗车外圆6 25mm及其底端面，外圆留余量1.2mm、底端面留余量0.5mmo．装夹方式不变，松开三爪自定心卡盘，再轻夹内孔。精车外圆69．及其底端面。

5.结语

      该工艺方法对加工设备精度要求不高，无特殊设备，对操作工的技能要求不高，一般的机械加工厂都能实现。但该工艺方法用的坯料是锻件，原材料成本比板料大得多，并且由此产生的切削量大，加工成本高，只适用于新产品的研发或小批量生产，可缩短研制周期，并能减少前期投入，降低投资风险。